JP2012172787A - ２方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】内輪および外輪とスプラグとの係合および係合解除の確実性を向上できる２方向クラッチを提供すること。
【解決手段】スプラグ４に形成される作用部４ｄに第１付勢部材７により外輪３の内周面３ａに係合面４ｂを接触させる向きの付勢力が付与され、内周面３ａに対するスプラグ４の傾き角度が保持器５，６により規制されると共に、スプラグ４が保持器５，６により保持される。スプラグ４は内輪２の外周面２ａと係合面４ａとが中立位置で非接触状態となるので、スプラグ４が中立位置にあるときに内輪２又は外輪３の回転の影響を受け難くすることができる。これにより、内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合および係合解除の確実性を向上できる。
【選択図】図４

Description

本発明は２方向クラッチに関し、特に、内輪および外輪とスプラグとの係合および係合解除の確実性を向上できる２方向クラッチに関するものである。

従来より、内輪および外輪と、それら内輪および外輪の間に配設されるスプラグとを備え、正逆の回転方向で内輪および外輪とスプラグとの係合および係合解除を行う２方向クラッチが知られている。この種の技術としては、例えば特許文献１に開示されるものがある。特許文献１に開示される技術では、保持器のポケットに挿入されるスプラグは、保持器によって直接押圧されることにより中立位置や係合位置に移動される。また、ポケットに弾性材が組み込まれる場合は、その弾性材によりスプラグが付勢され中立位置や係合位置にスプラグが移動される。

特開平７−２６９６０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、中立位置から係合位置に移動または係合位置から中立位置に移動するスプラグは内輪および外輪に接触しているので、スプラグが中立位置にあっても内輪または外輪の回転の影響を受け易く、スプラグを中立位置に保持することが難しいという問題点があった。そのため、スプラグを中立位置に保持して内輪および外輪の動力伝達を遮断したいときであっても、意図せずにスプラグが内輪および外輪に係合するおそれがあり、内輪および外輪とスプラグとの係合および係合解除の確実性が低いという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、内輪および外輪とスプラグとの係合および係合解除の確実性を向上できる２方向クラッチを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

この目的を達成するために、請求項１記載の２方向クラッチによれば、断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される内輪と、その内輪の外周面に対向する断面円形状の内周面を有し軸心回りに回転可能に構成される外輪と、外周面および内周面にそれぞれ係合可能に構成される係合面を有し外周面および内周面の対向間に揺動可能に配設され、中立位置で内輪および外輪の相対回転を許容する一方、中立位置から正逆方向に傾動され係合面が外周面および内周面に係合することで内輪および外輪の相対回転を規制するスプラグと、を備えているので、正逆の回転方向で内輪および外輪とスプラグとの係合および係合解除を行うことができる。

第１付勢部材により、スプラグに形成される作用部に外周面または内周面の一方に係合面を接触させる向きの付勢力が付与され、外周面または内周面の一方に対するスプラグの傾き角度が保持器により規制されると共に、スプラグが保持器により保持される。スプラグは外周面または内周面の他方と係合面とが中立位置で非接触状態となるので、スプラグが中立位置にあるときに内輪または外輪の回転の影響を受け難くすることができる。これにより、内輪および外輪とスプラグとの係合および係合解除の確実性を向上できる効果がある。

請求項２記載の２方向クラッチによれば、スプラグは、作用部から円周方向の両側に向かって軸心側または軸心の反対側に第１付勢部材に対して下降傾斜する傾斜部を備えているので、スプラグが中立位置から係合位置に傾動されるときに、第１付勢部材の付勢力を作用部に作用させる一方、傾斜部に作用させ難くできる。これにより、請求項１の効果に加え、第１付勢部材の付勢力を作用部に集中させ易くすることで、スプラグの姿勢を係合方向に変化させ易くでき、係合の確実性をさらに向上できる効果がある。

請求項３記載の２方向クラッチによれば、スプラグは、中立位置にあるときに、外周面または内周面の一方と係合面とが接触する接点が、作用部および軸心を通過する仮想中心面を挟んで円周方向の両側に形成されているので、接点および作用部によりスプラグが中立位置に安定に保持される。これにより、請求項１又は２の効果に加え、スプラグを中立位置に安定に保持でき、内輪および外輪とスプラグとの係合解除の確実性を向上できる効果がある。

請求項４記載の２方向クラッチによれば、保持器により外周面および内周面に係合面が係合するように中立位置からスプラグが傾動されると、第１付勢部材により付勢力が付与される作用部は、外周面または内周面の一方と係合面とが接触する接点および軸心を通過する仮想面を横切る方向に移動する。作用部が仮想面を横切ると、第１付勢部材の付勢力によりスプラグがさらに傾動される。傾動したスプラグが外周面および内周面に接触するとスプラグは係合可能な状態となる。このように、保持器により中立位置から係合位置に傾動されるスプラグは、作用部が仮想面を横切ると、第１付勢部材の付勢力によりさらに傾動されるので、中立位置から係合位置に移動するスプラグの変位を大きくできる。

逆に、保持器により係合位置から中立位置に傾動されるスプラグも、作用部が仮想面を横切ると、第１付勢部材の付勢力により傾き角度を小さくできるので、係合位置から中立位置に移動するスプラグの変位を大きくできる。

以上のように、中立位置から係合位置に移動または係合位置から中立位置に移動するスプラグの変位を大きくできるので、スプラグが中立位置にあるときに内輪または外輪の回転の影響を受け難くすることができ、スプラグを中立位置に保持し易くできる。そのため、スプラグを中立位置に保持して内輪および外輪の動力伝達を遮断したいときに、意図せずにスプラグが内輪および外輪に係合することを防止でき、請求項３の効果に加え、内輪および外輪とスプラグとの係合および係合解除の確実性をさらに向上できる効果がある。

請求項５記載の２方向クラッチによれば、第２付勢部材により保持器に付勢力が付与されるので、請求項１から４のいずれかの効果に加え、内輪および外輪とスプラグとの係合が解除されたときは、保持器を介して第２付勢部材によりスプラグを中立位置に戻すことができる効果がある。

請求項６記載の２方向クラッチによれば、スプラグは保持器に保持される保持部を備え、その保持部は、接点および軸心を通過する仮想面と係合面とに囲まれる部位に形成されているので、保持器により中立位置から係合位置の方向に傾動されるスプラグの変位を、回転方向の正逆に関わらず略同一にすることができる。これにより、請求項３から５のいずれかの効果に加え、回転方向の正逆に関わらず２方向クラッチを安定に作動できる効果がある。

請求項７記載の２方向クラッチによれば、荷重付与装置により保持器に荷重が付与され外周面または内周面に対して保持器が相対移動され、また、外周面または内周面に対する相対移動が規制されるので、請求項１から６のいずれかの効果に加え、内輪および外輪の動力の伝達および動力伝達の解除を任意に切り換えることができる効果がある。

請求項８記載の２方向クラッチによれば、スプラグは、外周面および内周面と係合面とが係合できる範囲で円周方向における対向面の間隔を接近させて配設されているので、許容トルクの範囲では、スプラグ同士が干渉することなく外周面および内周面に係合可能な状態にできる。許容トルク以上のトルクが加わり、外周面および内周面と係合面とが係合できる範囲を超えてスプラグが傾動した場合には、スプラグの対向面同士が当接し、それ以上の傾動が防止される。これにより、請求項１から７のいずれかの効果に加え、正常な係合位置を越えてスプラグが倒れ込んで中立位置に復帰できなくなることを防止でき、クラッチの機能を維持できる効果がある。

第１実施の形態における２方向クラッチの軸方向断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における２方向クラッチの断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における２方向クラッチの断面図である。 （ａ）はスプラグが中立位置にある２方向クラッチの一部を拡大して示す断面図であり、（ｂ）はスプラグが係合位置にある２方向クラッチの一部を拡大して示す断面図であり、（ｃ）はスプラグが逆の係合位置にある２方向クラッチの一部を拡大して示す断面図である。 スプラグの対向面同士が当接する２方向クラッチの一部を拡大して示す断面図である。 第２実施の形態における２方向クラッチの一部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１から図３を参照して、本発明の第１実施の形態における２方向クラッチ１について説明する。図１は第１実施の形態における２方向クラッチ１の軸方向断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における２方向クラッチ１の断面図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における２方向クラッチ１の断面図である。なお、図１では、理解を容易にするため、内輪２、外輪３及び軸部材Ｓの軸方向の図示を省略すると共に、内保持器５の軸方向の図示の一部を簡略化している。

図１に示すように、２方向クラッチ１は、軸部材Ｓに連結される内輪２と、その内輪２の外側に配設される外輪３と、それら外輪３と内輪２との間に配設されるスプラグ４とを主に備えて構成されている。

内輪２は、動力を伝達するための機能を担う部材であり、図２及び図３に示すように、断面円形状の外周面２ａを備え、軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。

外輪３は、内輪２と共に動力を伝達するための機能を担う部材であり、図２及び図３に示すように、内輪２の外周面２ａに対向する断面円形状の内周面３ａを備え、内輪２と同様に軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。内輪２及び外輪３は、内輪２及び外輪３の間に介設される軸受Ｂ１，Ｂ２により相対回転可能に構成されている。

スプラグ４は、内輪２と外輪３との相対回転を規制するための機能を担う部材であり、外周面２ａ及び内周面３ａにそれぞれ接する円弧状の係合面４ａ，４ｂを備え、図２に示すように、外周面２ａ及び内周面３ａの対向間において円周方向に等間隔で複数配設されている。

内保持器５及び外保持器６は、スプラグ４を外周面２ａ及び内周面３ａの円周方向へ傾動可能に保持する部材であり、スプラグ４の内輪２側および外輪３側をそれぞれ保持し、スプラグ４の傾き角度を規制する機能を担う部材である。本実施の形態では、図３に示すように内保持器５及び外保持器６は円環状に形成されており、外保持器６の直径は内保持器５の直径より大きめに設定されている。また、外保持器６は外輪３の内周面３ａに締り嵌めの状態で嵌合されている。これにより、外保持器６は外輪３と共回りできる。

内保持器５は、前端側（図１左方向）に第２付勢部材８の一端を係止する係止部５ａが突設され、後端側（図１右方向）に軸方向に沿って内輪２の周囲に延設される延設部５ｂを備えている。延設部５ｂは、外周面が略円筒状に形成されており、外輪３と延設部５ｂとの間に介設される軸受Ｂ２及び内輪２と延設部５ｂとの間に介設される軸受Ｂ３により、内輪２及び外輪３に対して回転可能に内輪２と外輪３との間に配設される。

第１付勢部材７は、外輪３の内周面３ａに向かう付勢力をスプラグ４に付与する機能を担う弾性部材である。本実施の形態では、第１付勢部材７はガータスプリングにより構成されており、内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとの間に圧縮した状態で配設され、拡径しようとする弾性力により拡径方向の付勢力をスプラグ４に付与する。

第２付勢部材８は、内保持器５及び外保持器６に付勢力を付与することにより内保持器５及び外保持器６を中立位置に保持する機能を担う弾性部材である。図３に示すように、本実施の形態では、第２付勢部材８はコイルばねにより構成されており、外保持器６に形成される凹部６ａと、内保持器５に突設されると共に凹部６ａの内側に遊挿される凸部５ａとの間に、圧縮された状態で配設されている。第２付勢部材８は凸部５ａの両側に配設されているので、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａとスプラグ４との係合が解除されたときは、第２付勢部材８の弾性力により、内保持器５及び外保持器６が中立位置に戻される。これにより、スプラグ４を中立位置に戻すことができる。

荷重付与装置１０は、内保持器５に荷重を付与して外輪３の内周面３ａに対して内保持器５を相対移動させる（位相差を生じさせる）機能を担う装置である。本実施の形態では、荷重付与装置１０は、延設部５ｂの外周に環状に形成された溝部５ｂ１に配設される板バネ等のバネ部材１０ａと、溝部５ｂ１にバネ部材１０ａと並設されバネ部材１０ａを介して内保持器５（延設部５ｂ）に押し付けられると共に、所定部が静止系（図示せず）に固定される円盤部１０ｂとを備えている。これにより、内保持器５は外輪３の回転方向と逆方向の抵抗を与えられるため、外輪３（外保持器６）に回転が伝達されると、外輪３（外保持器６）と内保持器５とに位相差が生じる。

次に図４を参照して、スプラグ４、内保持器５及び外保持器６の構造および動作について説明する。図４（ａ）はスプラグ４が中立位置にある２方向クラッチ１の一部を拡大して示す断面図であり、図４（ｂ）はスプラグ４が係合位置にある２方向クラッチ１の一部を拡大して示す断面図であり、図４（ｃ）はスプラグ４が逆の係合位置にある２方向クラッチ１の一部を拡大して示す断面図である。なお、図４（ａ）から図４（ｃ）では理解を容易にするため、スプラグ４は１個を図示して、その他の隣り合うスプラグ４の図示を省略する。

図４（ａ）から図４（ｃ）に示すように、スプラグ４は、軸方向端面４ｈ（図１参照）の形状が、軸方向視において、楕円形の中央がくびれた瓢箪状に形成されており、内輪２側および外輪３側に、それぞれ内輪２の外周面２ａに接触する係合面４ａと外輪３の内周面３ａに接触する係合面４ｂとが形成されている。スプラグ４は、径方向に沿う中立位置にあるときに（図４（ａ）参照）、径方向の仮想中心面Ｐに対して円周方向に対称状に形成されている。また、スプラグ４は、径方向に沿う中立位置にあるときは（図４（ａ）参照）、係合面４ａ，４ｂ間の距離が内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとの間の距離より短く、径方向に対して所定の傾き角度（係合位置）になると（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａに係合面４ａ，４ｂが接触するような大きさに形成されている。

スプラグ４は、内輪２側の係合面４ａから軸心Ｏの反対側（外輪３側）に向かい円周方向に沿って一部が切欠形成された切欠部４ｃを備え、切欠部４ｃに第１付勢部材７が係入される。切欠部４ｃは、スプラグ４の中立位置における仮想中心面Ｐ上に形成される作用部４ｄと、その作用部４ｄから円周方向の両側（図４左右方向）に向かって軸心Ｏの反対側（外輪３側）に下降傾斜する傾斜部４ｅとを備えている。

作用部４ｄは、スプラグ４の中立位置（図４（ａ）参照）及び係合位置（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）に関わらず第１付勢部材７が密接し、外輪３側に向かう付勢力が付与される部位である。傾斜部４ｅは、スプラグ４の中立位置および係合位置に関わらず、第１付勢部材７が作用部４ｄ以外の部位に密接することを回避するために形成される部位である。スプラグ４は傾斜部４ｅを備えているので、スプラグ４が中立位置から係合位置に傾動されるときに、第１付勢部材７の付勢力を作用部４ｄに作用させる一方、傾斜部４ｅに作用させ難くできる。これにより、第１付勢部材７による付勢力を作用部４ｄの近傍に集中させて作用させることができる。

保持部４ｆ，４ｇは、内保持器５及び外保持器６によりスプラグ４が保持される機能を担う部位である。保持部４ｆは、内保持器５に保持される部位であり、スプラグ４の切欠部４ｃ寄りの軸方向端面４ｈ，４ｈ（図１参照）間に軸方向に沿って貫通形成されている。保持部４ｇは、外保持器６に保持される部位であり、スプラグ４の外輪３側の係合面３ａから軸心Ｏ側（内輪２側）に向かい軸方向に沿って軸方向端面４ｈ，４ｈに亘って凹状に切欠形成されている。

内保持器５及び外保持器６は、いずれも環状のはしご状に構成される部材であり、それぞれ円環状に形成される２本の枠部５ｃ，６ｃ（図３参照）と、その枠部５ｃ，６ｃを連結する複数の格部５ｄ，６ｄとを備えている。内保持器５の２本の枠部５ｃは、スプラグ４の軸方向端面４ｈ（図１参照）の両側の内輪２側に沿って配設され、２本の枠部５ｃを連結する格部５ｄは、所定の遊びを有しつつ保持部４ｆに貫装される。外保持器６の２本の枠部６ｃは、スプラグ４の軸方向端面４ｈの両側の外輪３側に沿って配設され、２本の枠部６ｃを連結する格部６ｄは、所定の遊びを有しつつ保持部４ｇに収装される。図４（ａ）に示すように、保持部４ｆ，４ｇは径方向の仮想中心面Ｐ上に形成されているので、内保持器５及び外保持器６の相対移動により、スプラグ４を正逆のいずれの方向にもバランス良く傾動させることができる。

図４（ａ）に示すように、内保持器５及び外保持器６が相対回転せずにスプラグ４が中立位置にあるときには、第１付勢部材７によりスプラグ４が外輪３側に付勢されて、外輪３の内周面３ａにスプラグ４の係合面４ｂが接点Ｃ１，Ｃ２で接触する。接点Ｃ１，Ｃ２は作用部４ｄ及び軸心Ｏを通過する仮想中心面Ｐを挟んで円周方向の両側に形成されるので、接点Ｃ１，Ｃ２及び作用部４ｄによりスプラグ４を中立位置に安定に保持できる。

また、スプラグ４は、中立位置にあるときの接点Ｃ１，Ｃ２及び軸心Ｏを通過する第１仮想面Ｐ１と係合面４ａ，４ｂとに囲まれる部位に保持部４ｆ，４ｇが形成されている。スプラグ４は、保持部４ｆ，４ｇに装着される格部５ｄ，６ｄ（内保持器５及び外保持器６）の相対回転により中立位置（図４（ａ））から係合位置（図４（ｂ）又は図４（ｃ））の方向に傾動されるので、正逆方向に傾動されるスプラグ４の変位を、相対回転の方向の正逆に関わらず略同一にすることができる。その結果、相対回転方向の正逆に関わらず２方向クラッチ１を安定に作動できる。

図４を参照して、２方向クラッチ１の動作について説明する。駆動部材として外輪３が一方向（図４（ａ）時計回り）に回転すると、外輪３に嵌合された外保持器６も同じ一方向に回転する。外保持器６に対して内保持器５に位相差が生じ、外保持器６及び内保持器５が第２付勢部材８の付勢力に抗して相対回転すると、スプラグ４は外保持器６及び内保持器５に規制されて、外輪３の内周面３ａを係合面４ｂが転動しつつ、外輪３の内周面３ａに対する傾き角度が変化する。

作用部４ｄが、外輪３の内周面３ａと係合面４ｂとの接点Ｃ３及び軸心Ｏを通過する第２仮想面Ｐ２（図４（ｂ）参照）を横切ると、保持部４ｆと格部５ｄとに遊びがあるため、第１付勢部材７の付勢力によりスプラグ４の傾き角度がさらに大きくなり、スプラグ４は、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａに係合面４ａ，４ｂが接点Ｃ３，Ｃ４で接触するまで傾動する。図４（ｂ）に示すスプラグ４の係合位置で、内輪２との相対回転で内輪２からみて外輪３が一方向（図４（ｂ）時計回り）に回転すると、スプラグ４が外周面２ａ及び内周面３ａに係合し、外輪３及び内輪２の相対回転が規制されて外輪３から内輪２へ動力が伝達される。

また、作用部４ｄが第２仮想面Ｐ２を横切ると、保持部４ｆと格部５ｄとに遊びがあるため、第１付勢部材７の付勢力によりスプラグ４の傾き角度の変化が大きくなり、係合面４ａ，４ｂが外周面２ａ及び内周面３ａに勢い良く接触する。このように第１付勢部材７によってスプラグ４に係合の与圧を与えることができるため、内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合の確実性を向上できる。

また、外輪３が逆方向（図４（ａ）反時計回り）に回転すると、外輪３に嵌合された外保持器６も逆方向に回転する。外保持器６に対して内保持器５に位相差が生じ、外保持器６及び内保持器５が第２付勢部材８の付勢力に抗して相対回転すると、スプラグ４は外保持器６及び内保持器５に規制されて、外輪３の内周面３ａを係合面４ｂが転動しつつ、外輪３の内周面３ａに対する傾き角度が変化する。

作用部４ｄが、外輪３の内周面３ａと係合面４ｂとの接点Ｃ５及び軸心Ｏを通過する第２仮想面Ｐ２（図４（ｃ）参照）を横切ると、保持部４ｆと格部５ｄとに遊びがあるため、第１付勢部材７の付勢力によりスプラグ４の傾き角度がさらに大きくなり、スプラグ４は、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａに係合面４ａ，４ｂが接点Ｃ５，Ｃ６で接触するまで傾動する。図４（ｃ）に示すスプラグ４の係合位置で、内輪２との相対回転で内輪２からみて外輪３が逆方向（図４（ｃ）反時計回り）に回転すると、スプラグ４が外周面２ａ及び内周面３ａに係合し、外輪３及び内輪２の相対回転が規制されて外輪３から内輪２へ動力が伝達される。

なお、スプラグ４が内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａに係合した状態であっても、外輪３の回転数が内輪２の回転数より小さくなると、スプラグ４と内輪２及び外輪３との係合が解除され、外輪３は空転する。内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合が解除されるときは、作用部４ｄが第２仮想面Ｐ２（図４（ｂ）及び図４（ｃ）参照）に向かって移動する。作用部４ｄが第２仮想面Ｐ２を横切ると、保持部４ｆと格部５ｄとに遊びがあるため、第１付勢部材７の付勢力によりスプラグ４の傾き角度が素早く変化し、スプラグ４は中立位置（図４（ａ）参照）の状態になる。この位置に戻ったスプラグ４は、第２付勢部材８の付勢力により中立状態に維持される。

以上説明したように２方向クラッチ１によれば、スプラグ４は中立位置にあるときに、内輪２の外周面２ａと係合面４ａとが非接触状態となるので、内輪２又は外輪３の回転の影響を受け難くすることができる。これにより中立位置にあるスプラグ４が意図せずに内輪２及び外輪３と係合することが防止され、内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合および係合解除の確実性を向上できる。

また、中立位置から係合位置に移動または係合位置から中立位置に移動するスプラグ４の変位を大きくできるので、スプラグ４が中立位置にあるときに内輪２又は外輪３の回転の影響を受け難くすることができ、スプラグ４を中立位置に保持し易くできる。そのため、スプラグ４を中立位置に保持して内輪２及び外輪３の動力伝達を遮断したいにも関わらず、意図せずにスプラグ４が内輪２及び外輪３に係合することを防止でき、内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合および係合解除の確実性を向上できる。

また、スプラグ４の中立位置において、内輪２の外周面２ａと係合面４ａとが非接触状態となる一方、外輪３の内周面３ａと係合面４ｂとが接点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５において接触状態となるので、スプラグ４が軸心Ｏ回りを回転してスプラグ４に遠心力が作用すると、外輪３の内周面３ａと係合面４ｂとの摩擦力を大きくできる。これにより、内輪２及び外輪３とスプラグ４との係合および係合解除のときに、外輪３の内周面３ａを係合面４ｂが転動し易くなり、スプラグ４との係合および係合解除がスムーズに行われる。

また、スプラグ４は内輪２及び外輪３の円周方向に傾動して内輪２及び外輪３と係合または係合解除されるが、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、スプラグ４が傾動するために必要な領域（円周方向に沿う長さ）を小さくできる。そのため、スプラグ４同士の間隔を狭くでき、円周方向に多数のスプラグ４を配設できる。その結果、２方向クラッチ１のトルク容量を大きくできる。

次に、図５を参照して、許容トルク以上のトルクが加わったときの２方向クラッチ１の動作について説明する。図５はスプラグ４の対向面４ｉ同士が当接する２方向クラッチ１の一部を拡大して示す断面図である。なお、図５では理解を容易にするため、スプラグ４は２個を図示して、その他の隣り合うスプラグ４の図示を省略する。

２方向クラッチ１は、定格トルクから若干の余裕分を加えた許容トルク以上のトルクが加わり、スプラグ４が係合状態を保持できる係合限界の傾き角度の近くまで傾いても、スプラグ４同士が干渉しないように、円周方向におけるスプラグ４の対向面４ｉの間隔が設定されている。その円周方向におけるスプラグ４の対向面４ｉの間隔は、スプラグ４の傾き角度が係合限界の傾き角度を超えようとしたとき、スプラグ４の対向面４ｉ同士が当接するように設定されており、スプラグ４はその範囲で互いに接近させて配設されている。

これにより、許容トルク以上のトルクが加わり、外周面２ａ及び内周面３ａと係合面４ａ，４ｂとが係合できる範囲を超えてスプラグ４が傾動した場合には、スプラグ４の対向面４ｉ同士が当接し、それ以上の傾動が防止される。その結果、正常な係合位置を越えてスプラグ４が倒れ込んで中立位置に復帰できなくなることを防止できる。これにより、大きなトルクが加わったときも、２方向クラッチ１はクラッチの機能を維持できる。

また、内保持器５や外保持器６によりスプラグ４を規制してスプラグ４の転倒を防止することも可能であるが、その場合は、内保持器５や外保持器６に過大な荷重が加わるため、内保持器５や外保持器６が破損するおそれがある。これに対し、本実施の形態によれば、スプラグ４の対向面４ｉ同士を当接させてスプラグ４の転倒を防止するので、内保持器５や外保持器６の破損を防止できる。なお、スプラグ４の対向面４ｉ同士を当接させることで、荷重を分散させることができるため、内輪２の外周面２ａ、外輪３の内周面３ａ及びスプラグ４の係合面４ａ，４ｂの損傷を防止できる。

次に、図６を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、内保持器５及び外保持器６によりスプラグ４が保持されると共に、スプラグ４が第１付勢部材７により外輪３側に付勢される場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、内保持器５及び外保持器６を省略し、保持器１０６によりスプラグ１０４が保持されると共に、スプラグ１０４が第１付勢部材１０７により内輪２側に付勢される場合について説明する。

なお、第２実施の形態では、第１実施の形態と同一の部分に同じ符号を付して、以下の説明を省略する。また、理解を容易にするため、スプラグ１０４は１個を図示して、その他の隣り合うスプラグ１０４の図示を省略する。図６は第２実施の形態における２方向クラッチ１０１の一部を拡大して示す断面図であり、スプラグ１０４が中立位置にある状態を示している。

図６に示すように、スプラグ１０４は、軸方向端面４ｈ（図１参照）の形状が、軸方向視において、楕円形の中央がくびれた瓢箪状に形成されており、内輪２側および外輪３側に、それぞれ内輪２の外周面２ａに接触する係合面１０４ａと外輪３の内周面３ａに接触する係合面１０４ｂとが形成されている。スプラグ１０４は、図６に示す径方向に沿う中立位置にあるときに、径方向の仮想中心面Ｐに対して円周方向に対称状に形成されている。また、スプラグ１０４は、径方向に沿う中立位置にあるときは、係合面１０４ａ，１０４ｂ間の距離が内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとの間の距離より短く、径方向に対して所定の傾き角度（係合位置）になると、内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａに係合面１０４ａ，１０４ｂが接触するような大きさに形成されている。

スプラグ１０４は、外輪３側の係合面１０４ｂから軸心Ｏ側（内輪２側）に向かい円周方向に沿って一部が切欠形成された切欠部１０４ｃを備え、切欠部１０４ｃに第１付勢部材１０７が係入される。切欠部１０４ｃは、スプラグ１０４の中立位置における仮想中心面Ｐ上に形成される作用部１０４ｄと、その作用部１０４ｄから円周方向の両側（図６左右方向）に向かって軸心Ｏ側（内輪２側）に下降傾斜する傾斜部１０４ｅとを備えている。

保持部１０４ｇは、保持器１０６によりスプラグ１０４が保持される機能を担う部位であり、スプラグ１０４の切欠部１０４ｃ寄りの軸方向端面４ｈ，４ｈ（図１参照）間に軸方向に沿って貫通形成されている。保持器１０６は、環状のはしご状に構成される部材であり、円環状に形成される２本の枠部（図示せず）と、その枠部を連結する複数の格部１０６ｄとを備えている。格部１０６ｄは、所定の遊びを有しつつ保持部１０４ｇに貫装される。保持部１０４ｇは、スプラグ１０４が中立位置にあるときに作用部１０４ｄ及び軸心Ｏを通過する仮想中心面Ｐ上に形成されているので、内輪２の外周面２ａに対する保持器１０６の相対移動により、スプラグ１０４を円周方向に沿って正逆方向にバランス良く傾動させることができる。

第１付勢部材１０７は、内輪２の外周面２ａに向かう付勢力をスプラグ１０４に付与する機能を担う弾性部材である。本実施の形態では、第１付勢部材１０７はリボンスプリングにより構成されており、内輪２の外周面２ａと外輪３の内周面３ａとの間に拡径した状態で配設され、縮径しようとする弾性力により軸心Ｏ方向の付勢力をスプラグ１０４に付与する。

保持部１０４ｇは、バネ部材１０ａ（図１参照）及び円盤部１０ｂにより、内輪２の回転方向と逆方向の抵抗が与えられるように構成されている。これにより、内輪２に回転が伝達されると、内輪２と保持部１０４ｇとに位相差が生じる。このとき、第１付勢部材１０７により、スプラグ１０４の係合面１０４ａ，１０４ｂが内輪２の外周面２ａ及び外輪３の内周面３ａにそれぞれ接触する。内輪２の回転数が外輪３の回転数より大きいときはスプラグ１０４が外周面２ａ及び内周面３ａに係合し、内輪２から外輪３に動力が伝達される。また、内輪２の回転数が外輪３の回転数より小さいときは、スプラグ１０４は外周面２ａ及び内周面３ａに係合できず、内輪２は空転する。

図６に示すように、保持器１０６が内輪２に対して相対回転せずにスプラグ１０４が中立位置にあるときには、第１付勢部材１０７によりスプラグ１０４が内輪２側に付勢されて、内輪２の外周面２ａにスプラグ１０４の係合面１０４ａが接触する。一方、外輪３の内周面３ａとスプラグ１０４の係合面１０４ｂとは非接触状態になるので、スプラグ１０４は内輪２又は外輪３の回転の影響を受け難くなる。これにより中立位置にあるスプラグ１０４が意図せずに内輪２及び外輪３と係合することが防止され、内輪２及び外輪３とスプラグ１０４との係合および係合解除の確実性を向上できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量等）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

上記各実施の形態では、スプラグ４，１０４に貫通形成された保持部４ｆ，１０４ｇに格部５ｄ，１０６ｄが貫装され、スプラグ４，１０４が内保持器５や保持器１０６に保持される場合について説明した。これによりスプラグ４，１０４を大きく傾動させるときでも、内保持器５や保持器１０６からスプラグ４，１０４が外れてしまうことが防止され、スプラグ４，１０４の傾き角度を規制する内保持器５や保持器１０６の機能を維持できる。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、他の形態とすることも可能である。

他の形態としては、例えば、スプラグ４，１０４の軸方向端面４ｈの両方に有底の保持部４ｆ，１０４ｇを凹設すると共に、内保持器５や保持器１０６に突起を形成し、その突起を保持部４ｆ，１０４ｇに係入させてスプラグ４，１０４を保持することが挙げられる。また、内保持器５や保持器１０６にスプラグ４，１０４が挿入されるポケットを形成し、そのポケットにスプラグ４，１０４を挿入して保持するようにすることも可能である。

上記各実施の形態では、第２付勢部材８がコイルばねにより構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の弾性部材を用いることが可能である。他の弾性部材としては、例えば、正面視して略Ｃ字形に形成される圧縮バネ等が挙げられる。

上記各実施の形態では荷重付与装置１０として、バネ部材１０ａ及び円盤部１０ｂを備え、そこで生じる摩擦により内輪２又は外輪３と位相差を生じさせる機構について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。荷重を付与することにより、内保持器５、外保持器６或いは保持器１０６を内輪２の外周面２ａや外輪３の内周面３ａに対して相対移動させる機能、又は、相対移動を規制する機能を有していれば、他の機構を採用することは当然可能である。他の機構としては、例えば、内保持器５、外保持器６或いは保持器１０６に歯車部材を延設し、電動機により回動される歯車を噛合させて内保持器５、外保持器６或いは保持器１０６の回転方向を切り替える機構、内保持器５、外保持器６或いは保持器１０６の相対回転を規制するカム機構、磁力を利用して内保持器５、外保持器６或いは保持器１０６を相対移動させる電磁石を備える機構等が挙げられる。

これら電動機や電磁石等を備える機構を荷重付与装置１０に備えることにより、内保持器５と外保持器６とを任意の方向に相対回転させたり相対回転を規制したりすることができる。これにより内輪２及び外輪３の動力の伝達および動力伝達の解除を任意に切り換えることができ、自在性に優れる。

上記第１実施の形態では、スプラグ４が係合方向に姿勢を変えるときに、作用部４ｄが第２仮想面Ｐ２を横切る場合について説明した。これに加え、スプラグ４の重心も第２仮想面Ｐ２を横切るようにすることが可能である。これにより、第１付勢部材７の付勢力に加え、スプラグ４が軸心Ｏを回転するときの遠心力の作用により、スプラグ４を係合方向に姿勢を変えるように機能させるエンゲージタイプの２方向クラッチ１を構成できる。なお、スプラグ４の重心は、スプラグ４の形状の設計や、スプラグ４の比重を部分的に異ならせることにより任意の位置に設定することが可能である。

１，１０１ ２方向クラッチ
２ 内輪
２ａ 外周面
３ 外輪
３ａ 内周面
４，１０４ スプラグ
４ａ，４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ 係合面
４ｄ，１０４ｄ 作用部
４ｅ，１０４ｅ 傾斜部
４ｆ，４ｇ，１０４ｆ，１０４ｇ 保持部
４ｉ 対向面
５ 内保持器（保持器）
６ 外保持器（保持器）
１０６ 保持器
７，１０７ 第１付勢部材
８ 第２付勢部材
１０ 荷重付与装置
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５ 接点
Ｏ 軸心
Ｐ 仮想中心面
Ｐ１ 第１仮想面（仮想面）
Ｐ２ 第２仮想面（仮想面）

Claims (8)

1. 断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される内輪と、
   その内輪の前記外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成される外輪と、
   前記外周面および前記内周面にそれぞれ係合可能に構成される係合面を有し前記外周面および前記内周面の対向間に揺動可能に配設され、中立位置で前記内輪および前記外輪の相対回転を許容する一方、前記中立位置から正逆方向に傾動され前記係合面が前記外周面および前記内周面に係合することで前記内輪および前記外輪の相対回転を規制するスプラグと、
   そのスプラグに形成される作用部に、前記外周面または前記内周面の一方に前記係合面を接触させる向きの付勢力を付与する第１付勢部材と、
   その第１付勢部材により前記係合面が接触される前記外周面または前記内周面の一方に対する前記スプラグの傾き角度を規制しつつ前記スプラグを保持する保持器と、を備え、
   前記スプラグは、前記外周面または前記内周面の他方と前記係合面とが前記中立位置で非接触状態となることを特徴とする２方向クラッチ。
2. 前記スプラグは、前記作用部から円周方向の両側に向かって前記軸心側または前記軸心の反対側に前記第１付勢部材に対して下降傾斜する傾斜部を備えていることを特徴とする請求項１記載の２方向クラッチ。
3. 前記スプラグは、前記中立位置にあるときに、前記外周面または前記内周面の一方と前記係合面とが接触する接点が、前記作用部および前記軸心を通過する仮想中心面を挟んで円周方向の両側に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の２方向クラッチ。
4. 前記作用部は、前記外周面および前記内周面に前記係合面が係合するように前記中立位置から前記スプラグが傾動する場合に、前記外周面または前記内周面の一方と前記係合面とが接触する接点および前記軸心を通過する仮想面を横切る方向に移動することを特徴とする請求項３記載の２方向クラッチ。
5. 前記保持器に付勢力を付与して前記スプラグを中立位置に保持する第２付勢部材を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の２方向クラッチ。
6. 前記スプラグは、前記保持器に保持される保持部を備え、
   その保持部は、前記接点および前記軸心を通過する仮想面と前記係合面とに囲まれる部位に形成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の２方向クラッチ。
7. 前記保持器に荷重を付与して前記外周面または前記内周面に対して前記保持器を相対移動させる、又は、前記外周面または前記内周面に対する相対移動を規制する荷重付与装置を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の２方向クラッチ。
8. 前記スプラグは、前記外周面および前記内周面と前記係合面とが係合できる範囲で円周方向における対向面の間隔を接近させて配設されており、前記外周面および前記内周面と前記係合面とが係合できる範囲を超えて傾動した場合に前記対向面同士が当接するように配設されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の２方向クラッチ。

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